正版 金属露天矿4D生产排产建模与优化算法 闫宝霞,顾清华,顾晓薇

目录1露天矿4D生产计划问题概论11.1露天矿4D生产计划的研究背景与意义11.1.1研究背景11.1.2研究意义21.2露天矿山企业4D生产计划问题41.2.1露天矿山企业4D生产计划问题界定41.2.2露天矿山企业4D生产计划问题描述41.2.3露天矿山企业4D生产计划问题分析51.3露天矿4D生产计划国内外研究现状91.3.1露天矿山企业4D生产计划数据组织与管理91.3.2露天矿山企业4D生产计划信息模型111.3.3露天矿山企业4D生产计划模型与优化算法131.3.4文献评述及启示181.4本书主要研究内容、目标与技术路线20
1.4.1研究内容201.4.2研究目标211.4.3技术路线211.5本章小结232露天矿山企业4D生产计划数据组织与管理242.1生产计划数据源类型与特征242.1.1生产计划数据源类型242.1.2生产计划数据源特征252.24D生产计划信息模型262.2.14D生产计划信息模型的定义262.2.24D生产计划信息模型的时间粒度与空间位置272.2.34D生产计划信息模型的总体架构设计312.2.44D信息模型的形成与模拟实现352.34D生产计划信息模型与数学模型的关系362.3.14D时空数据结构与开采对象变化存储362.3.24D信息模型与数学模型的时间粒度关系402.3.3露天矿开采体时空位置变化过程402.3.44D信息模型与生产计划模型的映射方法412.44D生产计划数据组织与数据库优化管理432.4.1露天矿时空对象要素分类432.4.2露天矿时空对象数据获取方法432.4.34D生产计划数据访问接口技术452.4.44D生产计划时空数据库设计462.4.54D生产计划时空数据库的优化应用522.5本章小结563露天矿山企业长期生产计划问题建模与优化算法57
3.1长期生产计划问题描述573.1.1长期生产计划问题概况573.1.2参数定义与变量说明583.1.3长期生产计划的编制条件593.2长期生产计划模型构建603.2.1块体的经济价值计算603.2.2目标函数613.2.3约束条件613.3算法设计与计划编制方法633.3.1长期生产计划混合优化算法633.3.2长期生产计划编制方法673.3.3价格和地质品位不确定性的处理策略703.3.4低品位矿石回收处理策略733.3.5长期生产计划模型优化流程733.4长期生产计划模型算例仿真计算733.4.1仿真算例概况与数据来源733.4.2仿真运行环境与参数设置793.4.3模型仿真运算与结果分析793.5本章小结874露天矿山企业短期生产计划问题建模与优化算法884.1短期生产计划问题描述884.1.1短期生产计划问题概况884.1.2参数定义与变量说明894.1.3短期生产计划的编制条件904.2短期生产计划模型建立904.2.1目标函数904.2.2约束条件914.3短期生产计划的优化算法与编制方法924.3.1短期生产计划的混合优化方法924.3.2短期生产计划的编制方法99
4.3.3短期生产计划模型解算过程1014.4短期生产计划模型算例仿真计算1024.4.1开采台阶划分过程与数据来源1024.4.2仿真运行环境与参数设置1034.4.3仿真运算与结果分析1044.5本章小结1095露天矿山企业生产作业计划问题建模与优化算法1115.1生产作业计划问题描述1115.1.1生产作业计划问题概况1115.1.2参数定义与变量说明1125.1.3生产作业计划的编制条件1125.2生产作业计划模型构建1135.2.1目标函数1135.2.2约束条件1135.3优化算法设计与计划编制方法1145.3.1生产作业计划优化算法1145.3.2生产作业计划的编制策略1175.3.3生产作业计划模型计算流程1195.4生产作业计划模型算例仿真计算1195.4.1采场概况与数据来源1195.4.2仿真运行环境与参数设置1205.4.3算例运行与结果分析1215.5本章小结1246露天矿山企业4D生产计划的工程应用与评价1256.1露天矿山企业生产概况1256.1.1矿山地质区域概况1256.1.2矿床地质信息模型与开采状况1266.24D矿床地质数据收集与处理127
6.2.1钻孔数据收集与处理1286.2.2剖面数据收集与处理1296.2.3采场测量验收数据收集与处理1296.3露天矿山企业4D生产计划数据组织1306.3.1长期生产计划的数据来源1306.3.2短期生产计划的数据来源1346.3.3生产作业计划的数据来源1356.3.4混合优化算法的参数设置1366.4工程实例应用与仿真结果分析1376.4.1长期生产计划的优化结果1376.4.2短期生产计划的优化结果1416.4.3生产作业计划的优化结果1446.5露天矿山企业4D生产计划优化编制与评价1486.5.14D生产计划期内的块体分布效果1486.5.24D生产计划数据查询与编制效果1486.5.3采场与台阶的模拟进尺效果1496.5.4整体应用效果的评价分析与对策建议1506.6本章小结1517总结与展望1527.1主要工作和结论1527.2研究局限及展望154附表156附表1露天矿山原有与现有财务净现值流量表156附表2露天矿山原有与现有生产计划进度表157参考文献159

闫宝霞，中国有色金属工业西安勘察设计研究院有限公司经理，高级工程师，注册一级建造师、注册一级造价工程师，为中国有色金属建设协会第七届工程造价委员会委员。陕西省综合评标评审专家、资源评审中心专家、绿色矿山专家等。负责国内外大中型项目300多个，累计投资额达1000多亿。在ISSN1005-2763CN43-1215CD发表论文《基于DM-BA-LSSVM的露天矿边坡稳定性预测》，在SeriesNo.516June2019发表论文《基于多目标遗传算法的露天矿卡车调度优化研究》。授权发明专利：一种矿山工程造价现场测绘装置(ZL201820701467.2)，一种工程造价管理进度监控装置(ZL201820701562.2)。多个项目获奖：《临泽县温泉度假酒店建设项目可行性研究报告》一等奖、《木里县容大矿业有限责任公司梭罗沟金矿(2000td)可行性研究报告》获2015年度部级工程咨询成果二等奖，《木里县容大矿业有限责任公司梭罗沟金矿(60万吨年)改扩建项目》获2017年度部级优秀工程设计三等奖、《陕西鑫元科工贸股份有限公司洛南县陈耳金矿矿产资源开发利用方案》获2018年度二等奖，《陕西凤县四方金矿有限责任公司四方金矿深部(1300m~1040m)采矿工程可行性研究报告》获2020年度有色金属建设行业(部级)优秀工程咨询成果一等奖，《陕西城安矿业发展有限公司镇安县东阳钨矿矿产资源开发利用方案》获三等奖，《西安渭北工业区临潼现代工业组团秦王东路工程建设项目可行性研究报告》获三等奖。参与编写2019版《有色金属工业定额》分册施工机械台班费用定额。
顾清华(1981--)，男，山东诸城人，西安建筑科技大学教授，博士生导师，主要致力于矿业系统工程及智能采矿的教学和科研工作，主持国家、省部及厅局级等各类科研项目30余项，在国内外重要学术期刊共发表论文60余篇，其中SCIEI收录25篇，入选ESI热点论文1篇，参编著作2部，申请并授权发明专利及软件著作权10余项；以主要完成人获省部级科技进步奖3项、厅局级科技进步奖3项。目前担任中国煤炭学会矿业系统工程专业委员会委员、陕西省有色金属学会采矿分会副主任委员、中国有色金属学会矿山信息化与智能化专业委员会委员等。

露天矿中长期生产计划是矿产资源可持续开采和企业高质量发展的重要规划，科学合理的生产计划是实现整个矿山服役年限内矿岩块体分期、有序开采的基础，借以达到矿山企业资源高效开采利用，防止资源过度消耗、利润无法保证等问题。目前，矿山企业生产数据的分散管理、生产计划的一次编制和长期使用问题依然是国内露天矿山企业普遍存在的现象。然而露天矿生产计划是一个长期动态的变化过程，其中时间纬度是非常重要的影响因素。 本书内容以国家自然科学基金“品位-价格-成本约束下金属露天矿精细化5D排产建模与协同优化研究”（项目编号：51774228）和“物联网环境下地下矿多源异质时空信息4D集成表示与建模研究”（项目编号：51404182）等项目中的基础方法和理论为依托，尝试利用企业管理理论、时空数据组织理论与数学建模理论，并采用混合智能优化算法求解露天矿长期生产计划模型、短期生产计划模型和生产作业计划模型，为相关研究提供一些理论和应用支撑。

本书围绕金属露天矿生产排产问题，将3D的矿体空间模型与时间属性进行集成，建立了露天矿4D生产计划信息模型，实现了对地质数据、市场环境数据、开采过程数据和对象属性等数据的统一组织与管理，并为不同类型的生产计划模型设计了混合智能求解算法，形成了露天矿长期、短期、生产作业计划的层级递进优化模型，为矿山开采寿命周期内生产计划的协同优化与编制提供了依据。本书可供矿业工程及相关领域的研究人员和工程技术人员阅读，也可供大专院校有关专业师生参考。